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FP6

MOREPOWER — Résultat en bref

Project ID: 502652
Financé au titre de: FP6-SUSTDEV
Pays: Allemagne

Un méthanol riche en hydrogène, pour les piles à combustible

Les piles à combustible utilisant l'hydrogène soulèvent un grand intérêt en tant que meilleure source d'énergie de substitution des combustibles fossiles, particulièrement pour l'automobile, les équipements médicaux, les groupes auxiliaires de puissance et les caméras de sécurité. Dans le contexte de telles utilisations, on s'intéresse beaucoup aux piles à combustibles à membrane échangeuse de protons (PEMFC), qui ont servi pour la première fois lors du programme Gemini de la NASA dans les années 60.
Un méthanol riche en hydrogène, pour les piles à combustible
Une PEMFC se compose d'un circuit amenant l'hydrogène et d'un autre amenant l'oxygène et évacuant l'eau, tous deux séparés par un ensemble anode-membrane-cathode. Le fonctionnement théorique est relativement simple. L'hydrogène arrive à l'anode où il est dissocié en protons (des anions hydrogène) et en électrons. Les protons traversent la membrane (qui fait fonction d'électrolyte) pour passer à la cathode où ils réagissent avec l'oxygène, produisant de l'eau et de la chaleur. Les deux réactions exigent des catalyseurs. Les électrons quittent l'anode, engendrant un courant électrique qui alimente les appareils reliés à un circuit externe, lequel revient à la cathode. Pour générer suffisamment d'électricité, on couple de nombreuses piles.

La plupart des PEMFC utilisent actuellement de l'hydrogène pur comme source d'énergie. Cependant, et alors que l'on espérait que ces piles à hydrogène résoudraient la crise mondiale de l'énergie, l'utilisation d'hydrogène pur présente de nombreuses difficultés de stockage et de traitement qui ont empêché un usage généralisé.

Des chercheurs de l'UE travaillant dans le cadre du projet Morepower («Compact direct (m)ethanol fuel cell for portable application») ont mis au point de nouveaux matériaux et méthodes permettant d'utiliser une source d'énergie riche en hydrogène et largement disponible comme le méthanol et, dans une moindre mesure, l'éthanol.

Les chercheurs ont conçu de nouvelles membranes échangeuses de protons, dont les propriétés et les performances sont supérieures à celles des membranes en Nafion. Ils ont optimisé les réactions à l'anode et à la cathode, et mis en évidence une meilleure activité catalytique. Ils ont effectué de nombreuses expériences et modélisations afin de concevoir un ensemble membrane-électrode original avec un fonctionnement efficace à basse température, dans des conditions réalistes d'écoulement et de pression. Enfin, ils ont réalisé deux piles de test produisant 350W d'électricité à 60 degrés Celsius avec une solution molaire de méthanol.

La possibilité d'utiliser du méthanol dans les piles à combustible à hydrogène est très intéressante. En effet, le méthanol est un composé biodégradable, très largement produit, liquide dans des conditions normales et qui contient davantage d'hydrogène que tout autre carburant liquide. Il est donc très bien placé pour dynamiser le marché européen des piles à combustible à hydrogène, surtout après les résultats du projet Morepower.

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